專利名稱：一種軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸流式風(fēng)機(jī)領(lǐng)域，涉及一種對軸流式風(fēng)機(jī)工況的檢測和事故預(yù)防方法，尤其是一種軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法。
背景技術(shù)：
軸流式風(fēng)機(jī)是一種低壓頭、大流量的風(fēng)機(jī)，其優(yōu)越性日益得到大家的認(rèn)可，并且廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，旋轉(zhuǎn)的動部件較多，所以它的可靠性比離心式風(fēng)機(jī)略差一些，主要體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)的喘振失速上。風(fēng)機(jī)喘振時，氣流強(qiáng)烈的周期性的來回流動，會導(dǎo)致噪聲變大、葉片應(yīng)力加大，對葉輪和軸承及其連接部件產(chǎn)生很大沖力，當(dāng)這些力增大到一定程度，會使風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動與靜止部件發(fā)生斷裂，甚至摧毀整個風(fēng)機(jī)，因此我們要避免風(fēng)機(jī)在喘振失速區(qū)工作。軸流風(fēng)機(jī)的喘振失速監(jiān)測目前是以喘振失速開關(guān)的形式來進(jìn)行其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視報警，當(dāng)喘振開關(guān)報警后，提醒運(yùn)行人員風(fēng)機(jī)進(jìn)入非工作區(qū)內(nèi)，必須進(jìn)行及時的處理，防止長期喘振造成設(shè)備的損壞及運(yùn)行工況的不穩(wěn)定。當(dāng)喘振發(fā)生后再進(jìn)行處理時，不僅對機(jī)組的運(yùn)行安全造成了不利影響，而且也對設(shè)備造成了一定損害，所以有必要對風(fēng)機(jī)喘振進(jìn)行提前預(yù)防。風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時發(fā)生喘振，風(fēng)機(jī)的流量、全壓和功率產(chǎn)生脈動或大幅度的脈動，同時伴有明顯的噪聲，有時甚至是高分貝的噪聲。喘振時的振動有時是很劇烈的，損壞風(fēng)機(jī)與管道系統(tǒng)，所以喘振發(fā)生時風(fēng)機(jī)無法正常運(yùn)行。為了預(yù)警喘振現(xiàn)象發(fā)生，軸流風(fēng)機(jī)通常是在葉輪進(jìn)口處裝置喘振報警裝置，該裝置是由一根皮托管布置在葉輪的前方，皮托管的開口對著葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，如下圖所示。皮托管是將一根直管的端部彎成90° (將皮托管的開口對著氣流方向)，用一 U形管與皮托管相連，則U形管(壓力表)的讀數(shù)應(yīng)該為氣流的動能 (動壓)與靜壓之和(全壓)。在正常情況下，皮托管所測到的氣流壓力為負(fù)值，因?yàn)樗鼫y到的是葉輪前的壓力。但是當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入喘振區(qū)工作時，由于氣流壓力產(chǎn)生大幅度波動，所以皮托管測到的壓力亦是一個波動的值。為了使皮托管發(fā)送的脈沖壓力能通過壓力開關(guān)發(fā)出報警信號，皮托管的報警值是這樣規(guī)定的當(dāng)動葉片處于最小角度位置(-30° )，用一 U形管測得風(fēng)機(jī)葉輪前的壓力再加上2000Pa壓力，作為喘振報警裝置的報警整定值。當(dāng)運(yùn)行工況超過喘振極限時，通過皮托管與差壓開關(guān)，利用聲光向控制臺發(fā)出報警信號，要求運(yùn)行人員及時處理，使風(fēng)機(jī)返回正常工況運(yùn)行。喘振失速報警開關(guān)使用缺陷使用喘振失速開關(guān)作為軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視的手段顯然有些滯后，待喘振失速現(xiàn)象發(fā)生后再著手處理往往有點(diǎn)“亡羊補(bǔ)牢”的意思，有可能由此導(dǎo)致風(fēng)機(jī)設(shè)備的損害發(fā)生，更甚至影響到鍋爐的燃燒工況穩(wěn)定而導(dǎo)致鍋爐MFT跳閘， 給機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來不利影響。以上所述喘振失速開關(guān)作為一種對當(dāng)前風(fēng)機(jī)事故狀態(tài)預(yù)警的“后處理”方式已經(jīng)不能夠滿足發(fā)電機(jī)組長期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要，所以在此發(fā)展背景下需要找到一種對軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中喘振失速現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，并提前預(yù)防事故發(fā)生的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法，該方法采用對風(fēng)機(jī)的動葉片安裝角度、風(fēng)量、壓頭等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測， 并將監(jiān)測數(shù)值送入監(jiān)視系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)性能曲線對應(yīng)的工作點(diǎn)，以對比其工作點(diǎn)所在位置是否在運(yùn)行曲線的喘振失速報警區(qū)附近來及時進(jìn)行判斷和預(yù)警。從而能夠提前發(fā)現(xiàn)預(yù)防，避免風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)進(jìn)入喘振失速區(qū)內(nèi)，有利于機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，避免不必要的設(shè)備損害事故發(fā)生。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的這種軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法，包括(I)監(jiān)視軸流風(fēng)機(jī)葉片角度和風(fēng)機(jī)壓頭，將風(fēng)機(jī)葉片的開度指令對應(yīng)的葉片角度數(shù)據(jù)經(jīng)前期試驗(yàn)實(shí)測后繪制成熱控曲線圖表輸入到熱工控制系統(tǒng)中；(2)將廠家提供的風(fēng)機(jī)Q-H曲線通過熱工繪圖繪制成該風(fēng)機(jī)的熱控曲線圖表，再將運(yùn)行風(fēng)機(jī)壓頭在熱控性能曲線圖表上葉片角度所對應(yīng)的風(fēng)機(jī)實(shí)時工作點(diǎn)A與熱工控制系統(tǒng)中CRT畫面上顯示的該風(fēng)機(jī)熱控性能曲線圖表整合后作為風(fēng)機(jī)的性能曲線顯示，顯示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)所在位置，判斷當(dāng)前工作點(diǎn)A是否在風(fēng)機(jī)的性能曲線安全區(qū)工作內(nèi)，與預(yù)設(shè)顯示在熱控性能曲線圖表上的喘振報警線進(jìn)行比較，并在喘振失速報警線設(shè)定的范圍內(nèi)發(fā)出預(yù)警，告知運(yùn)行操作人員進(jìn)行提前判斷和處理；(3)在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，獲取風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時葉片角度，同時根據(jù)實(shí)時風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓頭，并與預(yù)先畫好的熱控曲線圖表進(jìn)行比較，以判斷是否在安全區(qū)工作。進(jìn)一步，以上步驟⑵中，風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中通過風(fēng)機(jī)葉片開度指令、反饋信息直接得到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時葉片角度，同時采集實(shí)時風(fēng)機(jī)出口運(yùn)行壓頭作為實(shí)時風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓頭。將風(fēng)機(jī)葉片開度由0% 100%的開度指令對應(yīng)的由-30° +15°的葉片角度數(shù)據(jù)經(jīng)如期試驗(yàn)搜集后輸入到熱工控制系統(tǒng)中。利用函數(shù)發(fā)生器，生成喘振曲線報警線，放入自動控制系統(tǒng)中。本發(fā)明采用對風(fēng)機(jī)的動葉片安裝角度、風(fēng)量、壓頭等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)值送入監(jiān)視系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)性能曲線對應(yīng)的工作點(diǎn)，以對比其工作點(diǎn)所在位置是否在運(yùn)行曲線的喘振失速報警區(qū)附近來及時進(jìn)行判斷和預(yù)警。能夠及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的安全隱患， 監(jiān)測和預(yù)防沒有滯后性，能夠有效保證鍋爐的燃燒工況穩(wěn)定，從而使機(jī)組安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。


圖I為X-Y繪圖儀繪制的風(fēng)機(jī)熱控性能曲線圖；圖2為本發(fā)明減小葉片角度的控制路徑圖；圖3為本發(fā)明的流程框圖；圖4為軸流風(fēng)機(jī)Q-H性能曲線。
具體實(shí)施例方式軸流風(fēng)機(jī)性能曲線的左半部具有一個馬鞍形的區(qū)域，在此區(qū)段運(yùn)行會出現(xiàn)風(fēng)機(jī)的流量、壓頭和功率的大幅度脈動，風(fēng)機(jī)及管道會由此產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動、設(shè)備運(yùn)行噪聲顯著增高等不正常工況，一般稱為“喘振”，這一不穩(wěn)定工況區(qū)稱為喘振區(qū)。如圖4所示，軸流風(fēng)機(jī) Q-H性能曲線，若用節(jié)流調(diào)節(jié)方法減少風(fēng)機(jī)的流量，如風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)在K點(diǎn)右側(cè)，則風(fēng)機(jī)工作是穩(wěn)定的。當(dāng)風(fēng)機(jī)的流量Q < QK時，這時風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的最大壓頭將隨之下降，并小于管路中的壓力，因?yàn)轱L(fēng)道系統(tǒng)容量較大，在這一瞬間風(fēng)道中的壓力仍為HK，因此風(fēng)道中的壓力大于風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的壓頭使氣流開始反方向倒流，由風(fēng)道倒入風(fēng)機(jī)中，工作點(diǎn)由K點(diǎn)迅速移至C 點(diǎn)。但是氣流倒流使風(fēng)道系統(tǒng)中的風(fēng)量減小，因而風(fēng)道中壓力迅速下降，工作點(diǎn)沿著CD線迅速下降至流量Q = O時的D點(diǎn)，此時風(fēng)機(jī)供給的風(fēng)量為零。由于風(fēng)機(jī)在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以當(dāng)風(fēng)道中的壓力降低倒相應(yīng)的D點(diǎn)時，風(fēng)機(jī)又開始輸出流量，為了與風(fēng)道中壓力相平衡，工況點(diǎn)又從D跳至相應(yīng)工況點(diǎn)F。只要外界所需的流量保持小于QK，上述過程又重復(fù)出現(xiàn)。如果風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)按F-K-C-D-F周而復(fù)始地進(jìn)行，這種循環(huán)的頻率如與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的振蕩頻率合拍時，就會弓I起共振，風(fēng)機(jī)發(fā)生了喘振。風(fēng)機(jī)在喘振區(qū)工作時，流量急劇波動，產(chǎn)生氣流的撞擊，使風(fēng)機(jī)發(fā)生強(qiáng)烈的振動， 噪聲增大，而且風(fēng)壓不斷晃動，風(fēng)機(jī)的容量與壓頭越大，則喘振的危害性越大。故風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振應(yīng)具備下述條件a)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)落在具有駝峰形Q-H性能曲線的不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)；b)風(fēng)道系統(tǒng)具有足夠大的容積，它與風(fēng)機(jī)組成一個彈性的空氣動力系統(tǒng)；c)整個循環(huán)的頻率與系統(tǒng)的氣流振蕩頻率合拍時，產(chǎn)生共振。為了避免風(fēng)機(jī)產(chǎn)生喘振，本發(fā)明提出的軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法采用對風(fēng)機(jī)的動葉片安裝角度、風(fēng)量、壓頭等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)值送入監(jiān)視系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)性能曲線對應(yīng)的工作點(diǎn)，以對比其工作點(diǎn)所在位置是否在運(yùn)行曲線的喘振失速報警區(qū)附近來及時進(jìn)行判斷和預(yù)警。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述(參見圖3)(I)監(jiān)視葉片角度和風(fēng)機(jī)壓頭。通過將風(fēng)機(jī)葉片開度指令(0% 100% )每5% 指令對應(yīng)的風(fēng)機(jī)就地實(shí)際葉片角度(例如葉片角度范圍在-30° +15°之間)數(shù)據(jù)經(jīng)前期試驗(yàn)實(shí)測搜集后繪制成熱控曲線圖表輸入到熱工控制系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中通過葉片 (0% 100% )開度指令、反饋信息直接得到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時葉片角度，同時采集實(shí)時風(fēng)機(jī)出口運(yùn)行壓頭(進(jìn)入空預(yù)器之前的風(fēng)機(jī)壓頭)；(2)另外將廠家提供的本風(fēng)機(jī)性能曲線(Q-H曲線)通過熱工繪圖繪制成該風(fēng)機(jī)的熱控性能曲線圖表(如圖I所示)，再將運(yùn)行風(fēng)機(jī)壓頭在熱控性能曲線圖表上葉片角度所對應(yīng)的風(fēng)機(jī)實(shí)時工作點(diǎn)A與CRT畫面上顯示的該風(fēng)機(jī)熱控性能曲線圖表整合后作為風(fēng)機(jī)的性能曲線顯示，顯示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)所在位置，判斷當(dāng)前工作點(diǎn)A是否在風(fēng)機(jī)的性能曲線安全區(qū)工作內(nèi)，與預(yù)設(shè)顯示在熱控性能曲線圖表上的喘振報警線進(jìn)行比較分析，并在喘振失速報警線設(shè)定的一定范圍內(nèi)發(fā)出預(yù)警，告知運(yùn)行操作人員進(jìn)行提前判斷和處理。風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中通過風(fēng)機(jī)葉片開度指令、反饋信息直接得到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時葉片角度，同時采集實(shí)時風(fēng)機(jī)出口運(yùn)行壓頭作為實(shí)時風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓頭。如圖2，測量采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時流量，并根據(jù)空預(yù)器的漏風(fēng)量反算風(fēng)機(jī)出口實(shí)際風(fēng)量，同時根據(jù)風(fēng)機(jī)出口壓頭數(shù)據(jù)信息，生成風(fēng)機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行工作點(diǎn)A1，與工作點(diǎn)A同步輔助操作員進(jìn)行監(jiān)視判斷。并且將風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓頭信號送入熱工Q-H繪圖儀，以作監(jiān)視。在CRT上畫出風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性曲線，并將風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工作點(diǎn)顯示上去，工作點(diǎn)設(shè)置為A點(diǎn)，操作員可直接從上面看到風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工作狀態(tài)，如圖所示。以上利用函數(shù)發(fā)生器，生成喘振曲線報警線，放入自動控制系統(tǒng)中，當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)接近喘振線時，則發(fā)出報警信號。采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行實(shí)時電流、振動數(shù)值信息，輔助操作員進(jìn)行監(jiān)視和判斷。
權(quán)利要求
1.一種軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法，其特征在于(1)監(jiān)視軸流風(fēng)機(jī)葉片角度和風(fēng)機(jī)壓頭，將風(fēng)機(jī)葉片的開度指令對應(yīng)的葉片角度數(shù)據(jù)經(jīng)前期試驗(yàn)實(shí)測后繪制成熱控曲線圖表輸入到熱工控制系統(tǒng)中；(2)將廠家提供的風(fēng)機(jī)Q-H曲線通過熱工繪圖繪制成該風(fēng)機(jī)的熱控曲線圖表，再將運(yùn)行風(fēng)機(jī)壓頭在熱控性能曲線圖表上葉片角度所對應(yīng)的風(fēng)機(jī)實(shí)時工作點(diǎn)A與熱工控制系統(tǒng)中CRT畫面上顯示的該風(fēng)機(jī)熱控性能曲線圖表整合后作為風(fēng)機(jī)的性能曲線顯示，顯示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)所在位置，判斷當(dāng)前工作點(diǎn)A是否在風(fēng)機(jī)的性能曲線安全區(qū)工作內(nèi)，與預(yù)設(shè)顯示在熱控性能曲線圖表上的喘振報警線進(jìn)行比較，并在喘振失速報警線設(shè)定的范圍內(nèi)發(fā)出預(yù)警，告知運(yùn)行操作人員進(jìn)行提前判斷和處理；(3)在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，獲取風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時葉片角度，同時根據(jù)實(shí)時風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓頭， 并與預(yù)先畫好的熱控曲線圖表進(jìn)行比較，以判斷是否在安全區(qū)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法，其特征在于步驟(2)中，風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中通過風(fēng)機(jī)葉片開度指令、反饋信息直接得到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時葉片角度，同時采集實(shí)時風(fēng)機(jī)出口運(yùn)行壓頭作為實(shí)時風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法，其特征在于，將風(fēng)機(jī)葉片開度由0% 100%的開度指令對應(yīng)的由-30° +15°的葉片角度數(shù)據(jù)經(jīng)前期試驗(yàn)搜集后輸入到熱工控制系統(tǒng)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法，其特征在于，利用函數(shù)發(fā)生器，生成喘振曲線報警線，放入自動控制系統(tǒng)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸流風(fēng)機(jī)喘振和失速實(shí)時監(jiān)測和預(yù)防方法，該方法采用對風(fēng)機(jī)的動葉片安裝角度、風(fēng)量、壓頭等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)值送入監(jiān)視系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)性能曲線對應(yīng)的工作點(diǎn)，以對比其工作點(diǎn)所在位置是否在運(yùn)行曲線的喘振失速報警區(qū)附近來及時進(jìn)行判斷和預(yù)警。能夠及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的安全隱患，監(jiān)測和預(yù)防沒有滯后性，能夠有效保證鍋爐的燃燒工況穩(wěn)定，從而使機(jī)組安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
文檔編號F04B51/00GK102606464SQ201110429450
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者左霖, 張志軍 申請人:西安興儀啟動發(fā)電試運(yùn)有限公司